الفلك

هل تشرح فرضية التأثير العملاق كيفية دوران القمر في مداره؟

هل تشرح فرضية التأثير العملاق كيفية دوران القمر في مداره؟

لقد قرأت للتو معظم مقالات ويكيبيديا حول فرضية التأثير العملاق. يؤثر جسم كبير بشكل أساسي على الأرض ويخلق حطامًا يلتحم قريبًا في القمر.

لكن هناك شيء لم أجده مذكورًا: كيف يحصل القمر على مداره الدائري؟

سيتبع حقل الحطام الناجم عن أي اصطدام في البداية مدارًا إهليلجيًا للغاية ، مع نقطة حضيض قريبة جدًا من سطح الأرض وذروة أبعد بكثير. في ميكانيكا المدار ، حيث تبدأ حيث تنتهي. في الواقع ، ليس من الضروري حتى أن تكون حيث تبدأ. اختر أي نقطة في المدار وستعود هناك مرة أخرى. بعبارة أخرى ، لا يغير المدار البيضاوي الأصلي شكله.

... ما لم تكن هناك ارتباطات أو تأثيرات تغير سرعتك. كيف حدث ذلك بالضبط؟ هل يفترض GIH فقط أن شيئًا آخر فعل ذلك صدفة؟

لقد رأيت أيضًا محاكاة فيديو youtube مثل هذا. من الصعب معرفة ما إذا كانت زاوية الكاميرا تتغير أو إذا كان المستوى المداري غير مستقر (كيف؟) ، ولكن يمكنك أن ترى بوضوح أن الحطام يدور ويؤثر على السطح مرارًا وتكرارًا. بمعنى آخر.، يبقى المدار بيضاوي الشكل للغاية. لم أرَ قط محاكاة تُظهر دوران الحطام.

أريد أيضًا أن أشير إلى أن هذا السؤال وثيق الصلة للغاية ليس فقط بالقمر ، ولكن أيضًا للعديد من الأشياء الأخرى مثل الالتقاط المداري. لم أفهم أبدًا نظريات الالتقاط المداري حيث يبدو أنها جميعًا تتجاهل كيف يصبح المدار الإهليلجي الأولي دائريًا فيما بعد ، على سبيل المثال ، Triton.


حسنًا ، لا أعتقد حقًا أن فرضية GI يمكنها الإجابة على المخطط المداري للقمر ، أود أن أقول إن المدار الدائري للقمر اليوم فيما يتعلق بـ GIH يرجع أيضًا إلى متغيرات أخرى ، مثل المشتري والشمس وما إلى ذلك ... إذا GIH صحيح ، إذن يجب أن يظل القمر في مدار إهليلجي تمامًا ، لأن قوى الجاذبية للأجرام السماوية الأخرى ليست قوية بما يكفي لتحويل المدار في 4 ملايين سنة منذ ذلك الحين (فيما يتعلق بمعرفتي الشخصية حول الجاذبية والتأثير لفترة طويلة من الوقت)


أريد أن أوضح أن مدار القمر ليس دائريًا الآن. 0.055 تعني أن الانحراف ليس دائريًا.

لكن على سؤالك. أعتقد أنك تضع افتراضًا سيئًا حول "يجب أن تكون قد بدأت بشكل إهليلجي للغاية. يجب أن تتبع الأجسام الفردية التي يتم إخراجها من كوكب ما مسارها المداري. لذا فإن أي جسم يقذف من الأرض سيحتاج على الأرجح إما الهروب من الأرض أو الرجوع للخلف فيه لأنه لا يمكنك إطلاق شيء ما ، بدفعة واحدة ، في مدار دائري. كل أجزاء الحطام الفردية يجب أن يكون لها مدارات شديدة الانحراف.

لكن تكوين القمر كان أكثر تعقيدًا من ذلك بكثير. أولاً ، كانت مادة كافية أن يكون لها مجال جاذبية خاص بها ، يؤثر بشكل أساسي على نفسه ، وسيكون القمر المتكون مزيجًا من كل تلك الأجسام الفردية ، لذلك لن يكون بالضرورة إهليلجيًا على الإطلاق. كان من الممكن أن يؤدي الانحراف اللامركزي لمليارات الكائنات (وربما فعل ذلك) إلى إلغاء بعضها البعض إلى حد كبير.

نظرًا لأن التأثير كان بعيدًا عن المركز ، فقد تسبب في دوران الأرض وتحرك معظم الحطام في نفس الاتجاه حول الأرض. لكن الكتلة الملتزمة من المواد التي لم تتراجع إلى الأرض يمكن أن تكون في مدار دائري بشكل معقول عند التكوين.

يجب علينا أيضًا تحديد الرقم الذي يشكل ناقصًا "للغاية". يُعتقد أن القمر بدأ من مسافة 3-5 أنصاف أقطار أرضية. أي مادة تجاوزت أكثر من 3 أنصاف أقطار ستكون داخل حدود روش وتواجه صعوبة في الاندماج في القمر. تشير هذه المقالة إلى أن الحطام كان سيواجه صعوبة في إخراج أكثر من 5 أنصاف أقطار أرضية ، على الرغم من أنني لست متأكدًا من كيفية الوصول إلى هذا الاستنتاج. لكن لديك بعض الأشياء التي تحدث. تصادم الحطام مع الحطام الآخر ، وبعض الحطام (الذي يُفترض أنه قليل جدًا) يتساقط مرة أخرى إلى الأرض ، كما هو مذكور أعلاه ، الحطام له تأثير الجاذبية على نفسه. في النهاية يجب الحفاظ على الزخم ، وحساب تكوين القمر يتطلب حاسوبًا فائقًا ، لكن بشكل عام أعتقد أن المدار الأولي كان من الممكن أن يكون دائريًا نسبيًا.

إذا تشكل القمر بالقرب من الأرض ، وهو ما تشير إليه معظم النماذج ، ولأنه لا يمكن أن يمر داخل 3 أنصاف أقطار أرضية ويظل ثابتًا ، فإن هذه الأرقام تضع حدًا لمدى انحراف المدار الأولي. إذا استخدمنا 5/3 نصف قطر الأرض كتقدير ، Ra = 5 ، Rp = 3 ، فإن الانحراف هو 0.25 ، وهذا تقدير للحد الأعلى للانحراف الأولي بعد التكوين. ربما كان أقل من ذلك بقليل.

ولكن من أجل الجدل ، دعنا نمنح القمر المشكل حديثًا انحرافًا قدره 0.25 أو ربما أعلى قليلاً مع أوج أبعد ، لكن علينا إبقاء نقطة الحضيض عند 3 نصف قطر أرضي أو أكبر. سؤالك لا يزال قائما ، كيف أصبح الانحراف الأولي للقمر دائريًا إلى حد ما.

الجواب هو تعميم المد والجزر. لا يمكنني العثور على مقال جيد حول هذا الموضوع ، ولكن بالنسبة للعديد من نظامي الجسم ، فإن المد والجزر يدوران حول المدارات. من المعروف جيدًا أن المد والجزر على الأرض ، الناجم عن جاذبية القمر ، يدور أمام القمر وهذا يخلق جرًا على القمر يدفع (يسحب؟) القمر إلى مدار أعلى بعيدًا عن الأرض. هذا التأثير الثانوي نفسه يدور حول مدار القمر لأنه كلما اقترب القمر من الأرض ، زادت قوة الدفع. تصبح العمليات الحسابية الكامنة وراء هذا معقدة للغاية ومن فوق راتبي وضع الأرقام خلفها ، كما أن مقالة ويكيبيديا التي ربطتها تفتقر إلى حد كبير ، لذلك أدعو أي شخص لتقديم مزيد من التفاصيل إذا كان ذلك ممكنًا. لكن دوران المد والجزر هو نظرية مقبولة بشكل عام ونظرًا لقوة المد والجزر في وقت مبكر ، فمن المحتمل أن يكون أي انحراف في مدار القمر دائريًا بسرعة نسبيًا ، على الأقل ، من الناحية الفلكية. (عشرات الملايين من السنين فترة طويلة بالنسبة لي ولك ، ولكن ليس في مدار مستقر).


هل تشرح فرضية التأثير العملاق كيفية دوران القمر في مداره؟

لا، ليس كذلك.

تقول فرضية الاصطدام العملاق أن القمر شكل حفنة من نصف قطر الأرض من مركز الأرض. يدور القمر حاليًا حول 60 نصف قطر الأرض من مركز الأرض. هذا يعني أن ما إذا كان المدار الأولي للقمر غريب الأطوار أو شبه دائري لا علاقة له بالمدار الحالي للقمر.

سيتبع حقل الحطام الناتج عن أي اصطدام في البداية مدارًا إهليلجيًا للغاية ، مع نقطة حضيض قريبة جدًا من سطح الأرض وذروة أبعد بكثير.

هذا غير صحيح. سوف يدور حقل الحطام نفسه بسرعة إلى حد ما. تضع الاصطدامات بعض الجسيمات على مسار الهروب ، والجسيمات الأخرى على مسار التصادم ، مع ما تبقى يميل نحو امتلاك مدارات دائرية تقريبًا.


ومن ثم ، هكذا تم تكوين القمر….

حسنًا ، بصراحة ، لا توجد طريقة يمكننا أن نكون متأكدين بنسبة مئوية واحدة من حقيقة أن القمر يتكون. انا اعني، تعود النظريات المتعلقة بأصل القمر إلى حوالي أربعة مليارات سنة. في الواقع ، لسنا متأكدين حتى من أن تكوين القمر حدث في أي جدول زمني محدد. (سنتحدث عنها في قسم لاحق).

بمعنى آخر ، إذا لم نتمكن من معرفة التاريخ الدقيق لحقيقة أنه متى تشكل القمر؟ لذلك ، كيف يمكن معرفة كيفية تشكل القمر؟ لهذا السبب، لا يمكننا أبدًا التأكد من ولادة القمر. لهذا السبب كل ما يمكننا فعله هو الافتراض أو ببساطة التنبؤ بنظريات مختلفة عن تكوّن القمر.

في هذا المقال ، سأعطيكم لمحة صغيرة عن التوقعات النظرية المختلفة المتعلقة بالسؤال الذي نطرحه هنا ، أي كيف تشكل القمر؟ فيما يلي قائمة بنظريات تكوين القمر التي سأناقشها معكم اليوم. لذا ، فقط اربط حزام الأمان في هذه الرحلة السيئة.

  1. فرضية التأثير العملاق
  2. نظرية الانشطار لجورج داروين
  3. نظرية التقاط القمر
  4. نظرية التكوين المشترك

قراءة متعمقة

تذكر ، إذا رأيت قصة إخبارية قد تستحق بعض الاهتمام ، فأخبرنا عنها! (ملاحظة: إذا كانت القصة مأخوذة من Associated Press و FOX News و MSNBC و نيويورك تايمز، أو وسيلة إعلامية وطنية رئيسية أخرى ، من المرجح أننا سمعنا عنها بالفعل.) وشكرًا لجميع قرائنا الذين أرسلوا إلينا نصائح إخبارية رائعة. إذا لم تلتقط كل الأخبار أخبار يجب معرفتها ، لماذا لا تلقي نظرة لترى ما فاتك؟

(يرجى ملاحظة أن الروابط ستأخذك مباشرة إلى المصدر. الإجابات في Genesis ليست مسؤولة عن المحتوى الموجود على مواقع الويب التي نشير إليها. لمزيد من المعلومات ، يرجى الاطلاع على سياسة الخصوصية الخاصة بنا.)


قد تفسر فرضية التأثير الجديدة تفرد قمرنا

تنص فرضية الاصطدام العملاق على أن جسمًا بحجم المريخ اصطدم بالأرض في وقت مبكر ، مع الحطام. [+] لا يعود ذلك إلى الأرض مكونًا القمر. رصيد الصورة: NASA / JPL-Caltech.

عندما يتعلق الأمر بمكاننا في النظام الشمسي ، فإننا عادة ما نفكر في الأرض على أنها عالم فريد ومميز فوق كل الآخرين. مع قاراتها ومحيطاتها ، وكميات وفيرة من المياه السائلة والحياة العيانية المعقدة ، فهي الموطن الوحيد الذي عرفته البشرية على الإطلاق والعالم الوحيد الذي نعرفه قادرًا على نشأتنا. لكن ربما القمر الطبيعي للأرض - القمر - هذا حقا الناشز في النظام الشمسي. في جريدة ثورية جديدة صدرت هذا الأسبوع في طبيعة، ربما اكتشف فريق Matija uk و Douglas Hamilton و Simon Lock و Sarah Stewart الرابط بين الأرض وقمرنا الفريد وولادة نظامنا الشمسي.

يمكن أن تؤدي عاصفة مذنبة ، مثل تلك الموجودة حول إيتا كورفي ، إلى اصطدامات كبيرة بزوايا شديدة الانحدار. . [+] مصدر الصورة: NASA / JPL-Caltech.

لطالما اعتبرنا النظام الشمسي المبكر مكانًا عنيفًا ، لكن الملاحظات غير المسبوقة للنجوم حديثة التكوين ذات الأنظمة الكوكبية علمتنا أكثر مما كنا نتخيله. عندما تتشكل النجوم لأول مرة ، فإنها تميل إلى أن يكون لديها:

  • كمية كبيرة من الغبار والمواد الصخرية التي تتكون في قرص يدور مع النجم ،
  • حيث تنمو أكبر العيوب الأولية لتصبح كواكب صغيرة بأسرع ما يمكن ،
  • تراكم المادة من عيوب صغيرة أخرى أقل أهمية ،
  • مع تفاعلات الجاذبية إما بطرد معظم الجثث إلى الخارج أو في أجسام أخرى ،
  • بينما يغلي ضوء الشمس من الغبار على مدى عشرات الملايين من السنين ،
  • تشكيل نظام شمسي مستقر ،

لا يختلف كثيرا عن منطقتنا.

في معظم الحالات ، كما علمتنا عمليات المحاكاة والملاحظات ، فإن كل كوكب وكل قمر يتشكل له تكوين عنصري فريد خاص به يعتمد على تاريخ كيفية تشكله. يتمتع كل كوكب بكثافة فريدة ونسبة فريدة من العناصر المختلفة ، ولكل قمر أيضًا تركيبة فريدة تختلف عن كوكبها الأصلي. تمامًا مثل المواد الأقل كثافة التي تطفو فوق المواد الأكثر كثافة - يطفو اللب الخارجي للأرض فوق اللب الداخلي ، والذي يطفو عليه الوشاح ، وتطفو القشرة فوقها ، ويتبعها المحيط والغلاف الجوي - يضمن تدرج الجاذبية ودرجة الحرارة أن الكواكب والأقمار لها تركيبات مختلفة عن بعضها البعض.

كثافات الأجسام المختلفة في المجموعة الشمسية. رصيد الصورة: كريم خيدروف ، عبر. [+] http://bourabai.kz/solar-e.htm.

لكن يبدو أن قمرنا هو الاستثناء لجميع القواعد العادية. صخور سطحه لها نفس تركيبة الأرض ، فهي أكبر بكثير وأضخم مقارنة بالأرض مقارنة بأي قمر آخر مقارنة بكوكبها الأصلي ، فهي تحتوي على قلب حديدي صغير يشبه الأرض يدور حول دوران الأرض. والثورة وهي مقفلة تدريجيًا على الأرض ولكنها محاذية محوريًا تمامًا تقريبًا (في حدود 1.5 درجة) مع الشمس. تُعرف النظرية الرائدة لكيفية تكوين القمر باسم فرضية التأثير العملاق ، والتي تنص على أن كوكبًا أوليًا كبيرًا بحجم المريخ قد ضرب أرضًا صغيرة في وقت مبكر ، مما تسبب في اندلاع الحطام الذي اندمج في القمر.

عرض / نموذج آخر للتصادم الذي خلق نظام الأرض والقمر. رصيد الصورة: H.Seldon،. [+] صدر في المجال العام.

لكن الطريقة التقليدية للقيام بذلك هي الاصطدام اللطيف نسبيًا. لن يؤدي هذا إلى دوران الأرض بهذه السرعة بمثل هذا الميل الهائل (23.5 درجة مئوية) ، ولن يؤدي ذلك إلى دوران القمر خارج مستوى الأرض والشمس. ولكن إذا كان التأثير الأولي للقمر سريعًا وفي زاوية ، وفقًا لهذه الورقة الجديدة ، فإن كل شيء سينجح.

  • يمكن أن يؤدي الاصطدام السريع والميل بشكل كبير إلى دوران الأرض الصغيرة في يوم من 2-3 ساعات فقط ، حيث كان خط الاستواء ضعف عرض القطبين.
  • يمكن أن يؤدي الانحدار إلى ميل الأرض بشكل كبير في اتجاه واحد.
  • وفي الوقت نفسه ، فإن القمر الذي تشكل من شأنه أن يميل عدة درجات خارج مستوى الأرض والشمس.

على مدى مليارات السنين ، يمكن تقليل ميل القمر إلى 5 درجات خارج الطائرة التي لدينا اليوم ، في حين أن احتكاك المد والجزر كان سيبطئ دوران الأرض إلى 24 ساعة فقط.

الأرض والقمر ، إلى جانب بعض الخصائص المدارية والدورانية الأكثر أهمية. صورة . [+] الائتمان: ناسا.

يساعد هذا أيضًا في شرح بعض الشذوذ الجميل دفعة واحدة. تقول سارة ستيوارت ، وهي مؤلفة مشاركة في الدراسة: "الشيء الجميل في هذا العمل هو أننا يمكن أن ننتهي بالحالة الحالية للقمر - مداره ، وكيميائه - بخطوة واحدة فقط ، دون استدعاء أي حدث آخر". إذا كانت الأرض تدور حول محورها قبل الاصطدام ، وإذا كان الكوكب الأولي الذي اصطدم بالأرض موجودًا في مستوى الأرض والشمس ، فلن يكون أيًا من هذا ممكنًا. ولكن مع هذا ، لا نحصل فقط على كوكب أرض صغير يدور بسرعة وأرض مائلة على مدار 24 ساعة و 23.5 درجة مئوية اليوم ، ولكننا نحصل على قمر يدور خارج الطائرة ، مقيدًا تقريبًا للشمس بشكل دوراني ، ومغلق على الأرض من حيث الثورة. . القطع كلها تقع معا بشكل جميل.

طبقات القمر ، متسقة مع أصل مطابق لباطن الأرض. صورة . [+] رصيد: مستخدم ويكيميديا ​​كومنز Kelvinsong.

هذا لا يعني أن النظرية مثبتة بالطبع. إنه يعني ببساطة أن نموذج الكمبيوتر يمكنه إعادة إنتاج ما نلاحظه اليوم بأمانة في ظل الحالة الأولية الصحيحة. ووفقًا لموقع ProfoundSpace.org ، فليس الأمر كما لو أن الأمر يتطلب بعض المؤامرة لأحداث غير محتملة بشكل غير عادي لتحقيق ذلك:

قال ستيوارت إن احتمال إصابة الأرض المبكرة بالخصائص الصحيحة لتفسير الميل الحالي لمدار القمر "ما يقرب من 30 في المائة". "من المحتمل بشكل معقول".

نيل أرمسترونج على سطح القمر ، حيث تعلمنا الكثير عن أصل نظامنا الشمسي. [+] العالم الفريد "الآخر" للنظام. رصيد الصورة: ناسا / أبولو 11.

إنها طريقة جديدة مهمة وثورية للنظر في كيفية بدء عالمنا التوأم الشقيق - الأرض والقمر -. لكن من المهم أن ندرك ، في هذه المرحلة ، أنها مجرد فرضية لكيفية ظهور الأشياء. عندما يتعلق الأمر بتاريخ 4.5 مليار سنة من النظام الشمسي ، يجب تجميع كل ما نعرفه معًا من الناجين.


محتويات

في عام 1898 ، اقترح جورج داروين أن الأرض والقمر كانا في يوم من الأيام جسماً واحداً. كانت فرضية داروين هي أن القمر المنصهر قد تم نسجه من الأرض بسبب قوى الطرد المركزي ، وأصبح هذا هو التفسير الأكاديمي السائد. [9] باستخدام ميكانيكا نيوتن ، حسب أن القمر كان يدور بشكل أقرب كثيرًا في الماضي وكان ينجرف بعيدًا عن الأرض. تم تأكيد هذا الانجراف لاحقًا من خلال التجارب الأمريكية والسوفيتية ، باستخدام أهداف المدى بالليزر الموضوعة على القمر.

ومع ذلك ، لم تتمكن حسابات داروين من حل الآليات المطلوبة لتتبع القمر للخلف إلى سطح الأرض. في عام 1946 ، طعن ريجينالد ألدورث دالي من جامعة هارفارد في تفسير داروين ، وقام بتعديله بحيث يفترض أن إنشاء القمر كان نتيجة تأثير وليس قوى طرد مركزي. [10] لم يحظ تحدي البروفيسور دالي باهتمام كبير حتى عقد مؤتمر حول الأقمار الصناعية في عام 1974 ، حيث أعيد تقديم الفكرة ونشرها فيما بعد ومناقشتها في إيكاروس في عام 1975 من قبل د. وليام ك.هارتمان ودونالد آر ديفيز. اقترحت نماذجهم أنه في نهاية فترة تكوين الكوكب ، تشكلت عدة أجسام بحجم القمر الصناعي يمكن أن تصطدم بالكواكب أو يتم التقاطها. اقترحوا أن أحد هذه الأجسام ربما اصطدم بالأرض ، مما أدى إلى إخراج الغبار المقاوم للحرارة والفقير المتطاير والذي يمكن أن يتجمع ليشكل القمر. قد يفسر هذا الاصطدام الخصائص الجيولوجية والجيوكيميائية الفريدة للقمر. [11]

تم اتباع نهج مماثل من قبل عالم الفلك الكندي أليستر جي دبليو كاميرون وعالم الفلك الأمريكي ويليام ر. وارد ، اللذان اقترحا أن القمر قد تشكل من التأثير المماسي على الأرض لجسم بحجم المريخ. يُفترض أن معظم السيليكات الخارجية للجسم المتصادم سوف تتبخر ، في حين أن اللب المعدني لن يتبخر. ومن ثم ، فإن معظم المواد التصادمية المرسلة إلى المدار تتكون من السيليكات ، مما يجعل القمر الملتحم ناقصًا في الحديد. من المحتمل أن تفلت المواد الأكثر تطايرًا التي انبعثت أثناء الاصطدام من النظام الشمسي ، بينما تميل السيليكات إلى الاندماج. [12]

قبل ثمانية عشر شهرًا من مؤتمر أكتوبر 1984 حول أصول القمر ، تحدى بيل هارتمان وروجر فيليبس وجيف تايلور زملائه العلماء المتخصصين في شؤون القمر: "أمامك ثمانية عشر شهرًا. ارجع إلى بيانات أبولو ، وارجع إلى جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، وافعل ما تريد ، ولكن اتخذ قرارك. لا تأتي إلى مؤتمرنا إلا إذا كان لديك ما تقوله حول ولادة القمر. " في مؤتمر 1984 في كونا ، هاواي ، ظهرت فرضية التأثير العملاق باعتبارها الفرضية الأكثر تفضيلًا.

قبل المؤتمر ، كان هناك أنصار للنظريات "التقليدية" الثلاث ، بالإضافة إلى عدد قليل من الأشخاص الذين بدأوا يأخذون التأثير العملاق على محمل الجد ، وكان هناك وسط لا مبالي كبير لم يعتقد أن النقاش سيتم حله على الإطلاق. بعد ذلك ، كانت هناك مجموعتان فقط: معسكر التأثير العملاق واللاأدريون. [13]

اشتق اسم الكواكب الأولية المفترضة من الأسطورية اليونانية تيتان ثيا / ˈ θ iː ə / ، التي أنجبت إلهة القمر سيلين. تم اقتراح هذا التعيين في البداية من قبل عالم الكيمياء الجيولوجية الإنجليزي Alex N. Halliday في عام 2000 وأصبح مقبولًا في المجتمع العلمي. [2] [14] وفقًا للنظريات الحديثة حول تكوين الكواكب ، كان ثيا جزءًا من مجموعة من الأجسام بحجم المريخ والتي كانت موجودة في النظام الشمسي قبل 4.5 مليار سنة. تتمثل إحدى السمات الجذابة لفرضية التأثير العملاق في أن تكون القمر والأرض تتماشى أثناء تكوينها ، ويُعتقد أن الأرض تعرضت لعشرات الاصطدامات مع أجسام بحجم الكوكب. كان الاصطدام المشكل للقمر واحدًا فقط من "الاصطدام العملاق" ولكن بالتأكيد آخر حدث اصطدام مهم. حدث القصف الثقيل المتأخر بواسطة كويكبات أصغر بكثير في وقت لاحق - منذ حوالي 3.9 مليار سنة.

يعتقد علماء الفلك أن التصادم بين الأرض وثيا حدث في حوالي 4.4 إلى 4.45 سنة بعد حوالي 0.1 مليار سنة من بدء تشكل النظام الشمسي. [15] [16] من الناحية الفلكية ، كان من الممكن أن يكون التأثير ذا سرعة معتدلة. يُعتقد أن ثيا ضرب الأرض بزاوية مائلة عندما كانت الأرض شبه مكتملة التكوين. تقترح المحاكاة الحاسوبية لسيناريو "التأثير المتأخر" هذا سرعة اصطدام أولية عند اللانهاية أقل من 4 كيلومترات في الثانية (2.5 ميل / ثانية) ، وتزداد حيث انخفضت إلى أكثر من 9.3 كم / ثانية (5.8 ميل / ثانية) عند الاصطدام ، و زاوية تأثير حوالي 45 درجة. [17] ومع ذلك ، تشير وفرة نظائر الأكسجين في الصخور القمرية إلى "اختلاط قوي" بين ثيا والأرض ، مما يشير إلى زاوية تأثير شديدة الانحدار. [3] [18] كان لب ثيا الحديدي قد انغمس في لب الأرض الفتية ، وتراكمت معظم عباءة ثيا على وشاح الأرض. ومع ذلك ، فإن جزءًا كبيرًا من مادة الوشاح من كل من ثيا والأرض قد يتم طرده إلى مدار حول الأرض (إذا تم طرده بسرعات بين السرعة المدارية وسرعة الهروب) أو في مدارات فردية حول الشمس (إذا تم طرده بسرعات أعلى). افترضت النمذجة [19] أن المواد الموجودة في مدار حول الأرض ربما تكون قد تراكمت لتشكل القمر في ثلاث مراحل متتالية تتراكم أولاً من الأجسام الموجودة في البداية خارج حدود روش للأرض ، والتي عملت على حصر مادة القرص الداخلي ضمن حدود روش. انتشر القرص الداخلي ببطء وبقوة للخارج إلى حد روش للأرض ، دافعًا على طول الأجسام الخارجية عبر التفاعلات الرنانة. بعد عدة عشرات من السنين ، انتشر القرص خارج حدود روش ، وبدأ في إنتاج أجسام جديدة استمرت في نمو القمر ، حتى استنفد القرص الداخلي كتلته بعد عدة مئات من السنين. وبالتالي ، من المحتمل أن تضرب المواد الموجودة في مدارات كبلر المستقرة نظام الأرض والقمر في وقت لاحق (لأن مدار كبلر لنظام الأرض والقمر حول الشمس لا يزال مستقرًا أيضًا). تشير التقديرات المستندة إلى المحاكاة الحاسوبية لمثل هذا الحدث إلى أن حوالي عشرين بالمائة من الكتلة الأصلية لكوكب ثيا سينتهي بها المطاف كحلقة تدور حول الأرض حول الأرض ، وحوالي نصف هذه المادة اندمجت في القمر. كانت الأرض ستكتسب كميات كبيرة من الزخم الزاوي والكتلة من مثل هذا الاصطدام. بغض النظر عن سرعة دوران الأرض وميلها قبل الاصطدام ، فإنها كانت ستمر يومًا بعد حوالي خمس ساعات من الاصطدام ، وكان خط الاستواء ومدار القمر قد أصبحا مستويين. [20]

لم يتم مسح كل المواد الموجودة في الحلقة على الفور: تشير القشرة السميكة للجانب البعيد للقمر إلى احتمالية تشكل قمر ثانٍ يبلغ قطره حوالي 1000 كيلومتر (620 ميل) في نقطة لاغرانج على القمر. ربما ظل القمر الأصغر في مداره لعشرات الملايين من السنين. عندما يهاجر القمران إلى الخارج من الأرض ، فإن تأثيرات المد الشمسي ستجعل مدار لاغرانج غير مستقر ، مما يؤدي إلى تصادم بطيء السرعة "حطم" القمر الأصغر على ما هو الآن الجانب البعيد من القمر ، مضيفًا مادة إلى قشرته . [21] [22] لا يمكن للصهارة القمرية اختراق القشرة السميكة للجانب البعيد ، مما يتسبب في انخفاض عدد ماريا القمرية ، بينما يحتوي الجانب القريب على قشرة رقيقة تظهر ماريا الكبيرة المرئية من الأرض. [23]

في عام 2001 ، أفاد فريق من معهد كارنيجي بواشنطن أن الصخور من برنامج أبولو تحمل توقيعًا نظيريًا مطابقًا لصخور الأرض ، وكانت مختلفة عن جميع الأجسام الأخرى تقريبًا في النظام الشمسي. [6]

في عام 2014 ، أفاد فريق في ألمانيا أن عينات أبولو لها توقيع نظيري مختلف قليلاً عن صخور الأرض. [24] كان الاختلاف طفيفًا ، لكنه مهم من الناحية الإحصائية. أحد التفسيرات المحتملة هو أن ثيا تشكلت بالقرب من الأرض. [25]

لا يمكن تفسير هذه البيانات التجريبية التي تظهر تشابهًا وثيقًا في التركيب إلا من خلال فرضية الاصطدام العملاق القياسية باعتبارها صدفة غير محتملة للغاية ، حيث كان للهيئتين قبل الاصطدام تركيبة مشابهة بطريقة ما. ومع ذلك ، في العلم ، يشير الاحتمال الضئيل جدًا لموقف ما إلى خطأ في النظرية ، لذلك تم تركيز الجهود على تعديل النظرية من أجل شرح أفضل لهذه الحقيقة المتمثلة في أن الأرض والقمر يتألفان من نفس النوع تقريبًا من الصخور. [ بحاجة لمصدر ]

تحرير فرضية الموازنة

في عام 2007 ، أظهر باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا أن احتمالية امتلاك ثيا للتوقيع النظيري المتطابق مثل الأرض كانت صغيرة جدًا (أقل من 1 بالمائة). [26] اقترحوا أنه في أعقاب الاصطدام العملاق ، بينما تم ذوبان الأرض والقرص القمري البدائي وتبخرهما ، تم ربط الخزانين بجو بخار السيليكات المشترك وأن نظام الأرض والقمر أصبح متجانسًا عن طريق التحريك الحراري بينما كان النظام موجودًا في شكل سائل مستمر. مثل هذا "التوازن" بين الأرض بعد الاصطدام والقرص القمري البدائي هو السيناريو الوحيد المقترح الذي يشرح أوجه التشابه النظيرية بين صخور أبولو والصخور من باطن الأرض. لكي يكون هذا السيناريو قابلاً للتطبيق ، يجب أن يستمر القرص القمري البدائي لمدة 100 عام تقريبًا. العمل مستمر [ متي؟ ] لتحديد ما إذا كان هذا ممكنًا أم لا.

تحرير فرضية الاصطدام المباشر

وفقًا لبحث (2012) لشرح التراكيب المتشابهة للأرض والقمر استنادًا إلى عمليات المحاكاة التي أجراها الفيزيائي أندرياس روفير وزملاؤه في جامعة برن ، فإن ثيا اصطدمت مباشرة بالأرض بدلاً من ضربها بالكاد. قد تكون سرعة الاصطدام أعلى مما كان مفترضًا في الأصل ، وقد تكون هذه السرعة العالية قد دمرت ثيا تمامًا. وفقًا لهذا التعديل ، لم يتم تقييد تكوين ثيا ، مما يجعل تكوين ما يصل إلى 50٪ من الجليد المائي ممكنًا. [27]

تحرير فرضية Synestia

كان أحد الجهود ، في عام 2018 ، لمجانسة نواتج التصادم هو تنشيط الجسم الأساسي عن طريق سرعة دوران أكبر قبل الاصطدام. بهذه الطريقة ، سيتم نسج المزيد من المواد من الجسم الأساسي لتكوين القمر. حددت النمذجة الحاسوبية الإضافية أنه يمكن الحصول على النتيجة المرصودة من خلال جعل جسم ما قبل الأرض يدور بسرعة كبيرة ، لدرجة أنه شكل جسمًا سماويًا جديدًا أطلق عليه اسم "synestia". هذه حالة غير مستقرة يمكن أن تتولد عن تصادم آخر لجعل الدوران يدور بسرعة كافية. مزيد من النمذجة لهذه البنية العابرة أظهرت أن الجسم الأساسي الذي يدور كجسم على شكل دونات (synestia) كان موجودًا منذ حوالي قرن (وقت قصير جدًا) [ بحاجة لمصدر ] قبل أن يبرد وينجب الأرض والقمر. [28] [29]

تحرير فرضية المحيط الصهارة الأرضية

نموذج آخر ، في عام 2019 ، لشرح التشابه بين تركيبات الأرض والقمر يفترض أنه بعد فترة وجيزة من تشكل الأرض ، تمت تغطيتها ببحر من الصهارة الساخنة ، بينما من المحتمل أن يكون الجسم المتأثر مصنوعًا من مادة صلبة. تشير النمذجة إلى أن هذا سيؤدي إلى تسخين الصهارة بالتأثير أكثر بكثير من المواد الصلبة من الجسم المتأثر ، مما يؤدي إلى طرد المزيد من المواد من الأرض البدائية ، بحيث أن حوالي 80 ٪ من الحطام المكون للقمر نشأ من الأرض البدائية . اقترحت العديد من النماذج السابقة أن 80٪ من القمر يأتي من المسبار. [30] [31]

يأتي الدليل غير المباشر لسيناريو التأثير العملاق من الصخور التي تم جمعها أثناء هبوط أبولو على القمر ، والتي تُظهر أن نسب نظائر الأكسجين متطابقة تقريبًا مع نظائر الأرض. يشير التركيب الشمولي للغاية للقشرة القمرية ، بالإضافة إلى وجود عينات غنية بـ KREEP ، إلى أن جزءًا كبيرًا من القمر كان ذائبًا في يوم من الأيام وأن سيناريو الاصطدام العملاق كان من الممكن بسهولة توفير الطاقة اللازمة لتشكيل مثل هذا المحيط الصهاري. تظهر عدة أسطر من الأدلة أنه إذا كان للقمر نواة غنية بالحديد ، فلا بد أن تكون صغيرة. على وجه الخصوص ، فإن متوسط ​​الكثافة ، وعزم القصور الذاتي ، والتوقيع الدوراني ، والاستجابة الحثية المغناطيسية للقمر تشير جميعها إلى أن نصف قطر نواته أقل من 25٪ من نصف قطر القمر ، على عكس حوالي 50٪ لمعظم فترات الأجسام الأرضية الأخرى. ظروف التأثير المناسبة التي تلبي قيود الزخم الزاوي لنظام الأرض والقمر ينتج عنها قمر يتكون في الغالب من عباءة الأرض والاصطدام ، بينما يتراكم جوهر المصادم إلى الأرض. [4] تمتلك الأرض أعلى كثافة من بين جميع الكواكب في النظام الشمسي. [32] يفسر امتصاص جوهر الجسم المصادم هذه الملاحظة ، نظرًا للخصائص المقترحة للأرض في وقت مبكر وثيا.

توفر مقارنة التركيب النظائري للزنك لعينات القمر مع تلك الموجودة في صخور الأرض والمريخ دليلاً إضافيًا على فرضية التأثير. [33] ينقسم الزنك بشدة عندما يتطاير في صخور الكواكب ، [34] [35] ولكن ليس أثناء العمليات النارية العادية ، [36] لذا فإن وفرة الزنك والتركيب النظائري يمكن أن يميز بين العمليتين الجيولوجيتين. تحتوي صخور القمر على نظائر ثقيلة من الزنك ، وبشكل عام أقل من الزنك ، مقارنة بالأرض البركانية أو صخور المريخ المقابلة ، وهو ما يتوافق مع استنفاد الزنك من القمر من خلال التبخر ، كما هو متوقع لأصل الاصطدام العملاق. [33]

كانت الاصطدامات بين المقذوفات الهاربة من جاذبية الأرض والكويكبات قد تركت آثار التسخين في تحليل النيازك الصخرية بناءً على افتراض وجود هذا التأثير قد تم استخدامه حتى تاريخ حدث الاصطدام قبل 4.47 مليار سنة ، بالاتفاق مع التاريخ الذي تم الحصول عليه بوسائل أخرى. [37]

تم اكتشاف الغبار الغني بالسيليكا الدافئ وغاز SiO الوفير ، ومنتجات ذات تأثيرات عالية السرعة - أكثر من 10 كم / ثانية (6.2 ميل / ثانية) - بين الأجسام الصخرية ، بواسطة تلسكوب سبيتزر الفضائي حول القريب (29 جهاز كمبيوتر بعيدًا) (

12 My old) star HD 172555 في مجموعة Beta Pictoris المتحركة. [38] حزام من الغبار الدافئ في منطقة بين 0.25AU و 2AU من النجم الشاب HD 23514 في مجموعة Pleiades يبدو مشابهًا للنتائج المتوقعة لتصادم Theia مع الأرض الجنينية ، وقد تم تفسيره على أنه نتيجة لكوكب- الأجسام ذات الحجم تتصادم مع بعضها البعض. [39] تم اكتشاف حزام مشابه من الغبار الدافئ حول النجم BD + 20 ° 307 (HIP 8920 ، SAO 75016). [40]

تواجه فرضية الأصل القمري بعض الصعوبات التي لم يتم حلها بعد. على سبيل المثال ، تشير فرضية الاصطدام العملاق إلى أن محيط الصهارة السطحية قد تشكل بعد الاصطدام. ومع ذلك ، لا يوجد دليل على وجود مثل هذا المحيط الصهاري على الأرض ومن المحتمل وجود مواد لم تتم معالجتها مطلقًا في محيط الصهارة. [41]

تحرير التكوين

يجب معالجة عدد من التناقضات التركيبية.

  • لم يتم تفسير نسب العناصر المتطايرة للقمر بفرضية التأثير العملاق. إذا كانت فرضية التأثير العملاق صحيحة ، فيجب أن تكون هذه النسب ناتجة عن سبب آخر. [41]
  • يصعب تفسير وجود المواد المتطايرة مثل المياه المحبوسة في البازلت القمري وانبعاثات الكربون من سطح القمر إذا كان القمر ناتجًا عن تأثير ارتفاع درجة الحرارة. [42] [43]
  • محتوى أكسيد الحديد (FeO) (13٪) للقمر ، وسيط بين المريخ (18٪) وغطاء الأرض (8٪) ، يستبعد معظم مصدر المواد الأولية القمرية من وشاح الأرض. [44]
  • إذا كان الجزء الأكبر من المادة القمرية الأولية قد أتى من مصادم ، فيجب إثراء القمر بالعناصر المحبة للحمرة ، في حين أنه ، في الواقع ، يكون ناقصًا فيها. [45]
  • تتطابق نسب نظائر الأكسجين على القمر بشكل أساسي مع نظائرها على الأرض. [6] نسب نظائر الأكسجين ، والتي يمكن قياسها بدقة شديدة ، تعطي توقيعًا فريدًا ومميزًا لكل جسم في النظام الشمسي. [46] إذا كان هناك كوكب أولي منفصل ثيا ، فمن المحتمل أن يكون له بصمة نظيرية أكسجين مختلفة عن الأرض ، كما هو الحال بالنسبة للمواد المختلطة المقذوفة. [47]
  • تظهر نسبة نظائر التيتانيوم للقمر (50 Ti / 47 Ti) قريبة جدًا من الأرض (في حدود 4 جزء في المليون) ، ومن المحتمل أن تكون كتلة الجسم المتصادمة ، إن وجدت ، جزءًا من القمر. [48] ​​[49]

تحرير عدم وجود قمر فينوسي

إذا تم تشكيل القمر بمثل هذا التأثير ، فمن المحتمل أن تكون الكواكب الداخلية الأخرى قد تعرضت أيضًا لتأثيرات مماثلة. من غير المرجح أن يفلت القمر الذي تشكل حول كوكب الزهرة بهذه العملية. إذا حدث مثل هذا الحدث المكون للقمر ، فقد يكون التفسير المحتمل لسبب عدم وجود مثل هذا القمر في الكوكب هو حدوث تصادم ثانٍ واجه الزخم الزاوي من الاصطدام الأول. [50] الاحتمال الآخر هو أن قوى المد والجزر القوية من الشمس تميل إلى زعزعة استقرار مدارات الأقمار حول الكواكب القريبة. لهذا السبب ، إذا بدأ معدل الدوران البطيء للزهرة في وقت مبكر من تاريخه ، فمن المحتمل أن تكون أي أقمار صناعية يزيد قطرها عن بضعة كيلومترات قد تصاعدت إلى الداخل واصطدمت بكوكب الزهرة. [51]

تشير محاكاة الفترة الفوضوية لتشكيل كوكب الأرض إلى أن التأثيرات مثل تلك التي يُفترض أنها شكلت القمر كانت شائعة. بالنسبة للكواكب الأرضية النموذجية ذات الكتلة من 0.5 إلى 1 من كتلة الأرض ، ينتج عن مثل هذا التأثير عادةً قمرًا واحدًا يحتوي على 4٪ من كتلة الكوكب المضيف. يكون ميل مدار القمر الناتج عشوائيًا ، لكن هذا الميل يؤثر على التطور الديناميكي اللاحق للنظام. على سبيل المثال ، قد تتسبب بعض المدارات في عودة القمر إلى الكوكب بشكل حلزوني. وبالمثل ، فإن قرب الكوكب من النجم سيؤثر أيضًا على التطور المداري. التأثير الصافي هو أنه من المرجح أن تبقى الأقمار المتولدة عن الاصطدام على قيد الحياة عندما تدور حول كواكب أرضية بعيدة وتتوافق مع مدار الكواكب. [52]

في عام 2004 ، اقترح عالم الرياضيات بجامعة برينستون إدوارد بيلبرونو وعالم الفيزياء الفلكية جي.4 أو L.5 نقطة لاغرانج بالنسبة للأرض (في نفس المدار تقريبًا وحوالي 60 درجة أمام أو خلف) ، [53] [54] تشبه كويكب طروادة. [5] نماذج الكمبيوتر ثنائية الأبعاد تشير إلى أن استقرار مدار طروادة المقترح لثيا قد تأثر عندما تجاوزت كتلته المتزايدة عتبة 10٪ تقريبًا من كتلة الأرض (كتلة المريخ). [53] في هذا السيناريو ، تسببت اضطرابات الجاذبية بواسطة الكواكب الصغيرة في خروج ثيا من موقعها المستقر لاغرانج ، وأدت التفاعلات اللاحقة مع الأرض البدائية إلى تصادم بين الجسمين. [53]

في عام 2008 ، تم تقديم دليل يشير إلى أن الاصطدام ربما حدث في وقت متأخر عن القيمة المقبولة البالغة 4.53 جيا ، عند حوالي 4.48 جيا. [55] أشارت مقارنة عام 2014 لمحاكاة الكمبيوتر مع قياسات وفرة العناصر في وشاح الأرض إلى أن الاصطدام حدث حوالي 95 ماي بعد تكوين النظام الشمسي. [56]

تم اقتراح أن الأجسام المهمة الأخرى ربما تكون قد نشأت من الاصطدام ، والتي يمكن أن تظل في المدار بين الأرض والقمر ، عالقة في نقاط لاغرانج. ربما بقيت مثل هذه الأجسام داخل نظام الأرض والقمر لمدة تصل إلى 100 مليون سنة ، إلى أن تسببت قاطرات الجاذبية للكواكب الأخرى في زعزعة استقرار النظام بدرجة كافية لتحرير الأجسام. [57] أشارت دراسة نُشرت في عام 2011 إلى أن تصادمًا لاحقًا بين القمر وأحد هذه الأجسام الأصغر تسبب في اختلافات ملحوظة في الخصائص الفيزيائية بين نصفي الكرة الأرضية. [58] هذا الاصطدام ، كما دعمته المحاكاة ، كان من الممكن أن يكون بسرعة منخفضة بما يكفي حتى لا يشكل حفرة بدلاً من ذلك ، فإن المادة من الجسم الأصغر كانت ستنتشر عبر القمر (في ما سيصبح جانبه البعيد) ، إضافة طبقة سميكة من قشرة المرتفعات. [59] ينتج عن عدم انتظام الكتلة الناتج بالتالي تدرجًا في الجاذبية أدى إلى انسداد مدّي للقمر بحيث يبقى الجانب القريب فقط من الأرض مرئيًا اليوم. ومع ذلك ، فإن رسم الخرائط بواسطة مهمة GRAIL قد استبعد هذا السيناريو. [ بحاجة لمصدر ]

في عام 2019 ، أفاد فريق من جامعة مونستر أن تركيب نظائر الموليبدينوم في قلب الأرض ينشأ من النظام الشمسي الخارجي ، ومن المحتمل أن يجلب الماء إلى الأرض. أحد التفسيرات المحتملة هو أن ثيا نشأت في النظام الشمسي الخارجي. [60]

الآليات الأخرى التي تم اقتراحها في أوقات مختلفة لأصل القمر هي أن القمر قد انفصل عن سطح الأرض المنصهر بواسطة قوة الطرد المركزي [9] والتي تشكلت في مكان آخر وتم التقاطها لاحقًا بواسطة مجال جاذبية الأرض [61] أو تلك الأرض و تشكل القمر في نفس الوقت والمكان من نفس قرص التنامي. لا يمكن لأي من هذه الفرضيات أن تفسر الزخم الزاوي العالي لنظام الأرض والقمر. [20]

تنسب فرضية أخرى تكوين القمر إلى تأثير كويكب كبير على الأرض في وقت متأخر كثيرًا عما كان يُعتقد سابقًا ، مما أدى إلى تكوين القمر الصناعي بشكل أساسي من الحطام من الأرض. في هذه الفرضية ، يتكون القمر بعد 60-140 مليون سنة من تكوين النظام الشمسي. في السابق ، كان يُعتقد أن عمر القمر يبلغ 4.527 ± 0.010 مليار سنة. [62] التأثير في هذا السيناريو كان من شأنه أن يخلق محيطًا من الصهارة على الأرض والقمر البدائي حيث يتشارك كلا الجسمين في جو بخار معدني بلازما مشترك. كان من الممكن أن يسمح جسر البخار المعدني المشترك للمواد من الأرض والقمر الأولي بالتبادل والتوازن في تركيبة أكثر شيوعًا. [63] [64]

تقترح فرضية أخرى أن القمر والأرض قد تشكلا معًا بدلاً من تكوينهما بشكل منفصل كما تقترح فرضية التأثير العملاق. يشير هذا النموذج ، الذي نشره روبن إم كانوب في عام 2012 ، إلى أن القمر والأرض تشكلت من تصادم هائل بين جسمين كوكبيين ، كل منهما أكبر من المريخ ، ثم تصادما مرة أخرى لتشكيل ما يسمى الآن بالأرض. [65] [66] بعد إعادة الاصطدام ، كانت الأرض محاطة بقرص من المواد التي تراكمت لتشكل القمر. يمكن أن تفسر هذه الفرضية الدليل الذي لا يفعله الآخرون. [66]


إن فرضية التأثير العملاق لتكوين القمر # 8217s موضع شك

لعقود من الزمان ، اعتمد علماء الفلك والعلماء على نظرية حول كيفية تشكل نظام الأرض والقمر المعروفة باسم فرضية التأثير العملاق: اصطدمت قطعة كبيرة من الصخور الملقبة بـ ثيا (أم سيلين ، إلهة القمر في الأساطير اليونانية) بالأرض. لم يمض وقت طويل على تشكيلها. كان من شأن هذا التأثير أن يؤدي إلى تسييل كل من ثيا والأرض ، بينما يقذف في نفس الوقت كمية هائلة من المواد.

مع مرور الوقت ، وفقًا للتفكير التقليدي ، تبردت الأرض مرة أخرى وأصبحت صخرية ، في حين شكلت الكتلة الضخمة من الصخور المقذوفة القمر. حتى أن هناك تفسيرًا لسمك القمر في جانب واحد من الجانب الآخر. قد يكون قمر ثانٍ أصغر حجمًا قد تشكل لفترة وجيزة ، قبل أن يتزعزع مداره ويؤثر على الجانب الآخر من قمرنا.

تكمن مشكلة فرضية التأثير العملاق في صعوبة التوفيق مع البيانات بشكل متزايد. تفترض ورقة جديدة أن فرضية التأثير الكبير التقليدي ليست صحيحة تمامًا ، وتدافع عن نظرية جديدة تمامًا لتكوين الأرض والقمر.

دع & # 8217s احتياطيًا للحظة وابدأ بحقيقة لا جدال فيها: القمر & # 8211 قمرنا & # 8211 هو غريب. أولاً ، نحن الكوكب الصخري الوحيد الذي له قمر كبير الحجم على الإطلاق عطارد والزهرة ليس لهما أقمار ، وأقمار المريخ إما كويكبات تم التقاطها بواسطة جاذبية هذا الكوكب أو بقايا حدث اصطدام عملاق ضرب المريخ في ماضيها البعيد. على سبيل المثال ، Deimos ، الذي يدور حول المريخ ، هو أكثر بقليل من نقطة ، تقريبًا مثل سطوع كوكب الزهرة في سمائنا.

تبلغ كتلة القمر حوالي 1 في المائة من كتلة الأرض ، في حين أن الكتلة المشتركة لجميع أقمار الكواكب الخارجية لا تزيد عن عُشر واحد في المائة من الكواكب الأم. القمر مسؤول أيضًا عن 80 في المائة من الزخم الزاوي في نظام الأرض والقمر ، بينما في الكواكب الأخرى ، هذه القيمة أقل من 1 في المائة. وعلى عكس كل الكواكب أو الأقمار الصناعية الأخرى في النظام الشمسي ، يبدو أنه مكون من نفس النظائر تمامًا وبنفس النسب التي نلاحظها على الأرض.

هذا & # 8217s غير عادي للغاية في حد ذاته. مع تشكل النظام الشمسي المبكر ، تبعثرت النظائر الأخف بفعل الرياح النجمية ، موضحة سبب كون الكواكب الداخلية صخرية بينما الكواكب الخارجية عبارة عن عمالقة غازية وما يسمى بعمالقة الجليد (أورانوس ، ونبتون ، والكوكب التاسع الذي لا يزال افتراضيًا). يحتوي كل من الكواكب والأقمار الصناعية على مزيج فريد خاص به من النسب النظيرية ، وهذا هو السبب في أنه يمكننا في بعض الأحيان تحديد أصول النيازك المختلفة.

تكمن مشكلة فرضية التأثير العملاق في أنها تواجه صعوبة في تفسير سبب ظهور النسب النظيرية على القمر تمامًا مثل تلك التي نراها على الأرض. في أكثر من المحيط الأطلسي، تخطو ريبيكا بويل عبر الخيارات المحتملة المختلفة ، بما في ذلك العمل الجديد للعالمة سارة ستيوارت وطالبها سيمون لوك. قدم ستيوارت ولوك خيارًا مثيرًا للاهتمام يطرح فكرة جديدة عن كيفية اندماج الأرض والقمر بعد تأثير هائل. يقترحون أن ثيا ضربت الأرض وتبخرتها تمامًا ، مكونة طارة من الصخور المنصهرة والمواد المتبخرة. أثناء دوران الحمم البركانية ، تحركت الحافة الخارجية بسرعة أكبر بكثير من المنطقة الداخلية ، ولم تختلف عنها تمامًا. لقد أطلقوا على هذا الهيكل الافتراضي اسم synestia ، مزامنة من اليونانية & # 8220together & # 8221 و Hestia ، إلهة المنزل والموقد والعمارة اليونانية.

أصبح الكوكب الداخلي الصخري في النهاية هو الأرض ، في حين اندمجت السحابة الأسرع حركة من الصخور المتبخرة في القمر. يفسر هذا كلاً من الحفاظ العالي للزخم الزاوي وخلط النظائر ، على الرغم من أن هذا لا يزال نموذجًا نظريًا وليس نموذجًا لاحظناه في العالم الحقيقي حتى الآن. ثم مرة أخرى ، لا تزال بياناتنا حول تكوين الكواكب محدودة للغاية. لاحظنا بشكل مباشر نشاطًا جيولوجيًا على عطارد والكواكب التي تم التقاطها في عملية التكوين حول نجم بعيد ، ولكن هذا النوع من التأثير والخلط يصعب رؤيته ، خاصةً حول كوكب صغير مثل كوكبنا.

إن synestia ليست الطريقة الوحيدة من الناحية النظرية لإنشاء نظام الأرض والقمر. يخطو بويل من خلال بعض الفرضيات الأخرى ، بما في ذلك فكرة أن ثيا كان جسمًا له نسب نظيرية شبه متطابقة مع الأرض كبداية ، أو أن الأرض ربما تعرضت لتأثيرات كبيرة متعددة انفصلت بشكل جماعي وخلطت ما يكفي من المواد لإنشاء القمر. نظرًا لقلة السفر عبر الزمن ، فقد لا تكون نظرية يمكننا اختبارها على الإطلاق. ثم مرة أخرى ، دفعت المركبات الفضائية مثل كبلر حدود علم الفلك المرصود على قدم وساق ، مؤكدة بعض أفكارنا حول كيفية تشكل الكواكب والنجوم وتعطيل الآخرين.

من الممكن تمامًا أنه إذا راقبنا (وواصلنا بناء تلسكوبات أكبر) ، فسوف نلاحظ العملية المذكورة أعلاه أثناء العمل حول نجم مختلف. من المؤكد أن معظم هذه الأفكار الجديدة عبارة عن أشكال مختلفة لفرضية التأثير العملاق القياسية ، وليست رفضًا بالجملة لها. لكنها لا تزال تمثل العديد من التحديات للتفسير التقليدي.


شهادة

يأتي الدليل غير المباشر لسيناريو التأثير العملاق من الصخور التي تم جمعها أثناء هبوط أبولو على القمر ، والتي تُظهر أن نسب نظائر الأكسجين متطابقة تقريبًا مع نظائر الأرض. يشير التركيب الشمولي للغاية للقشرة القمرية ، بالإضافة إلى وجود عينات غنية بـ KREEP ، إلى أن جزءًا كبيرًا من القمر كان ذائبًا في يوم من الأيام وأن سيناريو الاصطدام العملاق كان من الممكن بسهولة توفير الطاقة اللازمة لتشكيل مثل هذا المحيط الصهاري. تظهر عدة أسطر من الأدلة أنه إذا كان للقمر نواة غنية بالحديد ، فلا بد أن تكون صغيرة. على وجه الخصوص ، فإن متوسط ​​الكثافة ، وعزم القصور الذاتي ، والتوقيع الدوراني ، والاستجابة الحثية المغناطيسية للقمر تشير جميعها إلى أن نصف قطر نواته أقل من 25٪ من نصف قطر القمر ، على عكس حوالي 50٪ لمعظم فترات الأجسام الأرضية الأخرى. تؤدي ظروف التأثير المناسبة التي تلبي قيود الزخم الزاوي لنظام الأرض والقمر إلى ظهور قمر يتكون في الغالب من عباءة الأرض والاصطدام ، بينما يتراكم جوهر المصادم إلى الأرض. Β] It is noteworthy that the Earth has the highest density of all the planets in the Solar System the absorption of the core of the impactor body explains this observation, given the proposed properties of the early Earth and Theia.

Comparison of the zinc isotopic composition of lunar samples with that of Earth and Mars rocks provides further evidence for the impact hypothesis. ⎪] Zinc is strongly fractionated when volatilised in planetary rocks, ⎫] ⎬] but not during normal igneous processes, ⎭] so zinc abundance and isotopic composition can distinguish the two geological processes. Moon rocks contain more heavy isotopes of zinc, and overall less zinc, than corresponding igneous Earth or Mars rocks, which is consistent with zinc being depleted from the Moon through evaporation, as expected for the giant impact origin. ⎪]

Collisions between ejecta escaping Earth's gravity and asteroids would have left impact heating signatures in stony meteorites analysis based on assuming the existence of this effect has been used to date the impact event to 4.47 billion years ago, in agreement with the date obtained by other means. ⎮]

Warm silica-rich dust and abundant SiO gas, products of high velocity (> 10  km/s) impacts between rocky bodies, have been detected by the Spitzer Space Telescope around the nearby (29 pc distant) young (

12 My old) star HD172555 in the Beta Pictoris moving group. ⎯] A belt of warm dust in a zone between 0.25AU and 2AU from the young star HD 23514 in the Pleiades cluster appears similar to the predicted results of Theia's collision with the embryonic Earth, and has been interpreted as the result of planet-sized objects colliding with each other. ⎰] A similar belt of warm dust was detected around the star BD+20°307 (HIP 8920, SAO 75016). ⎱]


'Giant impact' theory of moon's formation gets another boost

Scientists have found yet more differences between Earth and moon rocks.

Scientists have found fresh evidence in lunar rocks showing that the moon was likely formed after a Mars-sized planet crashed into the proto-Earth more than 4 billion years ago.

A NASA-led team examined moon rocks brought back to Earth by Apollo astronauts more than 50 years ago. Investigating the samples with advanced tools not available to researchers in the 1960s and 1970s, the team found further evidence of the "giant impact theory" by focusing on the amount and type of chlorine in the rocks, a new study reports.

The researchers discovered the moon has a higher concentration of "heavy" chlorine compared to أرض, which sports more "light" chlorine. The terms "heavy" and "light" refer to versions of the chlorine atom, known as isotopes, that contain different numbers of neutrons in their nuclei.

Shortly after the mammoth collision occurred, Earth was just able to stay together while pieces of both planets that were blasted into space coalesced to form the moon. Both of these blobby bodies had a mix of light and heavy chlorine isotopes at first, but that mix began to change as Earth's gravity pulled on the newly forming moon.

As the cosmic bodies continued taking new shape after the crash, Earth tugged away the lighter chlorine toward itself, leaving the harder-to-move heavy chlorine on the moon. This left the moon depleted of lighter chlorine compared to the heavier isotope.

"There’s a huge difference between the modern elemental makeup of the Earth and moon, and we wanted to know why," study co-author Justin Simon, a NASA planetary scientist, قال في بيان. "Now, we know that the moon was very different from the start, and it's probably because of the 'giant impact' theory."

The scientists also checked their understanding by looking at other elements that are halogens, in the same chemical family as chlorine. Other "light" halogens are also less abundant on the moon, and the team could not see any pattern that would suggest a later event caused the loss.

ال new study was published this month in the Proceedings of the National Academy of Sciences. It was led by Anthony Gargano, a graduate fellow at NASA's astromaterials research and exploration science division at the Johnson Space Center in Houston.

The research adds to a growing mountain of chemical evidence to support the giant impact hypothesis, which was first suggested decades ago. For example, a study released in March of this year used high-precision measurements of oxygen isotopes to show that Earth and moon rocks are probably even more different from each other than previously thought.

Follow Elizabeth Howell on Twitter @howellspace. Follow us on Twitter @Spacedotcom and on Facebook.

انضم إلى منتديات الفضاء الخاصة بنا للاستمرار في الحديث عن أحدث المهام ، والسماء الليلية والمزيد! وإذا كان لديك تلميح إخباري أو تصحيح أو تعليق ، فأخبرنا على: [email protected]

The space.com report states "Shortly after the mammoth collision occurred, Earth was just able to stay together while pieces of both planets that were blasted into space coalesced to form the moon. Both of these blobby bodies had a mix of light and heavy chlorine isotopes at first, but that mix began to change as Earth's gravity pulled on the newly forming moon."

My observation, a great deal of Theia original chemical composition and the proto-Earth is required to be known in the giant impact model to explain such chemical differences. Oxygen isotopes must be explained that Theia and the proto-Earth had a similar chemical composition when they formed in the protoplanetary disks, Oxygen Isotopes and the Moon-Forming Giant Impact, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2001Sci. 294..345W/abstract, October 2001. Theia elements are not yet identified in lunar rocks, Identification of the giant impactor Theia in lunar rocks, https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2014Sci. 344.1146H/abstract, June 2014

Carbon in the Moon is a problem too for Theia impact, "The findings by the researchers suggest that the moon has a large amount of ancient carbon beneath its surface, and it has likely been there since the moon was formed. How it could have persisted on a very hot early moon remains a mystery.", Carbon emissions on the moon put theory of moon birth in doubt, https://phys.org/news/2020-05-carbon-emissions-moon-theory-birth.html
Metal content differences cause problems too, Higher concentration of metal in Moon's craters provides new insights to its origin, https://phys.org/news/2020-07-higher-metal-moon-craters-insights.html
The giant impact model is the only game in town now it seems but studies continue. I note that the Moon forms after Theia impact near 3 earth radii and moves out to some 10 earth radii over a short period of time. However, testing and showing the Moon actually orbited Earth so close has not been done.

I doubt if more than 2% of the recovered moonrocks are more than 3 billion years old. Likely about 50% of Houston’s moon rocks are around 300 million years old or less.

Ordinary surface bombardment will liberate a higher number of lighter isotopes than heavier isotopes. Chlorine vaporizes at a low temperature and the lighter isotopes will have a higher velocity so they will have a higher probability of reaching lunar escape velocity.

This study is a nothing burger. The surface material is pretty worthless for determining the moon’s bulk isotopic properties.

When will Houston publish the Uranium content and isotopic composition of the Lunar KREEP component? Houston does not publish this data since it would look a lot like the Uranium signature in black shale (the source rock for oil). The heavier uranium isotopes found in black shale are a marker for a very high energy event which blasted the lighter uranium isotopes from the Earth’s surface. That event was likely an interstellar asteroid impact since higher impact velocities equate to higher energies and impact temperatures.


محتويات

The Earth's relatively large natural satellite, the Moon, is unique. [5] During the Apollo program, rocks from the Moon's surface were brought to Earth. Radiometric dating of these rocks has shown the Moon to be 4527 ± 10 million years old, about 30 to 55 million years younger than other bodies in the solar system. [6] [7] New evidence suggests the Moon formed even later, 4.48±0.02 Ga, or 70–110 Ma after the start of the Solar System. [8] Another notable feature is the relatively low density of the Moon, which must mean it does not have a large metallic core, which other terrestrial bodies in the solar system have. The Moon has a bulk composition closely resembling the Earth's mantle and crust together, without the Earth's core. This has led to the giant impact hypothesis: the idea that the Moon was formed during a giant impact of the proto-Earth with another protoplanet. [9]

The impactor, sometimes called Theia, is thought to have been a little smaller than the planet Mars. Theia collided with Earth about 4.533 Ga. [10] Models reveal that when an impactor this size struck the proto-Earth at a low angle and relatively low speed (8–20 km/s or 5.0–12.4 mi/s), much material from the mantles (and proto-crusts) of the proto-Earth and the impactor was ejected into space, where much of it stayed in orbit around the Earth. This material would eventually form the Moon.

However, the metallic cores of the impactor would have sunk through the Earth's mantle to fuse with the Earth's core, depleting the Moon of metallic material. [11] The giant impact hypothesis thus explains the Moon's abnormal composition. [12] The ejecta in orbit around the Earth could have condensed into a single body within weeks. Under the influence of its own gravity, the ejected material became a more spherical body: the Moon.

The radiometric ages show the Earth existed already for at least 10 million years before the impact, enough time to allow for differentiation of the Earth's primitive mantle and core. Then, when the impact occurred, only material from the mantle was ejected, leaving the Earth's core of heavy elements untouched.

Consequences Edit

The impact had some important consequences for the young Earth. It released an enormous amount of energy, causing both the Earth and Moon to be completely molten. Immediately after the impact, the Earth's mantle was vigorously convecting, the surface was a large magma ocean. The planet's first atmosphere must have been completely blown away by the enormous amount of energy released. [13] The impact is also thought to have changed Earth’s axis to produce the large 23.5° axial tilt that is responsible for Earth’s seasons (a simple, ideal model of the planets’ origins would have axial tilts of 0° with no recognizable seasons). It may also have sped up Earth’s rotation.

Analysis of lunar rock brought back by Apollo astronauts appears to show traces of Theia. The researchers claim this confirms the theory that the Moon was created by a cataclysmic collision. [14] Some scientists are surprised that the difference between the Theian material found in the Moon rock and the Earth is so small. [14]


محتويات

في عام 1898 ، اقترح جورج داروين أن الأرض والقمر كانا في يوم من الأيام جسماً واحداً. كانت فرضية داروين هي أن القمر المنصهر قد تم نسجه من الأرض بسبب قوى الطرد المركزي ، وأصبح هذا هو التفسير الأكاديمي السائد. [9] باستخدام ميكانيكا نيوتن ، حسب أن القمر كان يدور بشكل أقرب كثيرًا في الماضي وكان ينجرف بعيدًا عن الأرض. تم تأكيد هذا الانجراف لاحقًا من خلال التجارب الأمريكية والسوفيتية ، باستخدام أهداف المدى بالليزر الموضوعة على القمر.

ومع ذلك ، لم تتمكن حسابات داروين من حل الآليات المطلوبة لتتبع القمر للخلف إلى سطح الأرض. في عام 1946 ، طعن ريجينالد ألدورث دالي من جامعة هارفارد في تفسير داروين ، وقام بتعديله بحيث يفترض أن إنشاء القمر كان نتيجة تأثير وليس قوى طرد مركزي. [10] لم يحظ تحدي البروفيسور دالي باهتمام كبير حتى عقد مؤتمر حول الأقمار الصناعية في عام 1974 ، حيث أعيد تقديم الفكرة ونشرها فيما بعد ومناقشتها في إيكاروس في عام 1975 من قبل د. وليام ك.هارتمان ودونالد آر ديفيز. اقترحت نماذجهم أنه في نهاية فترة تكوين الكوكب ، تشكلت عدة أجسام بحجم القمر الصناعي يمكن أن تصطدم بالكواكب أو يتم التقاطها. اقترحوا أن أحد هذه الأجسام ربما اصطدم بالأرض ، مما أدى إلى إخراج الغبار المقاوم للحرارة والفقير المتطاير والذي يمكن أن يتجمع ليشكل القمر. قد يفسر هذا الاصطدام الخصائص الجيولوجية والجيوكيميائية الفريدة للقمر. [11]

تم اتباع نهج مماثل من قبل عالم الفلك الكندي أليستر جي دبليو كاميرون وعالم الفلك الأمريكي ويليام ر. وارد ، اللذان اقترحا أن القمر قد تشكل من التأثير المماسي على الأرض لجسم بحجم المريخ. يُفترض أن معظم السيليكات الخارجية للجسم المتصادم سوف تتبخر ، في حين أن اللب المعدني لن يتبخر. ومن ثم ، فإن معظم المواد التصادمية المرسلة إلى المدار تتكون من السيليكات ، مما يجعل القمر الملتحم ناقصًا في الحديد. من المحتمل أن تفلت المواد الأكثر تطايرًا التي انبعثت أثناء الاصطدام من النظام الشمسي ، بينما تميل السيليكات إلى الاندماج. [12]

قبل ثمانية عشر شهرًا من مؤتمر أكتوبر 1984 حول أصول القمر ، تحدى بيل هارتمان وروجر فيليبس وجيف تايلور زملائه العلماء المتخصصين في شؤون القمر: "أمامك ثمانية عشر شهرًا. ارجع إلى بيانات أبولو ، وارجع إلى جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، وافعل ما تريد ، ولكن اتخذ قرارك. لا تأتي إلى مؤتمرنا إلا إذا كان لديك ما تقوله حول ولادة القمر. " في مؤتمر 1984 في كونا ، هاواي ، ظهرت فرضية التأثير العملاق باعتبارها الفرضية الأكثر تفضيلًا.

قبل المؤتمر ، كان هناك أنصار للنظريات "التقليدية" الثلاث ، بالإضافة إلى عدد قليل من الأشخاص الذين بدأوا يأخذون التأثير العملاق على محمل الجد ، وكان هناك وسط لا مبالي كبير لم يعتقد أن النقاش سيتم حله على الإطلاق. بعد ذلك ، كانت هناك مجموعتان فقط: معسكر التأثير العملاق واللاأدريون. [13]

اشتق اسم الكواكب الأولية المفترضة من الأسطورية اليونانية تيتان ثيا / ˈ θ iː ə / ، التي أنجبت إلهة القمر سيلين. تم اقتراح هذا التعيين في البداية من قبل عالم الكيمياء الجيولوجية الإنجليزي Alex N. Halliday في عام 2000 وأصبح مقبولًا في المجتمع العلمي. [2] [14] وفقًا للنظريات الحديثة حول تكوين الكواكب ، كان ثيا جزءًا من مجموعة من الأجسام بحجم المريخ والتي كانت موجودة في النظام الشمسي قبل 4.5 مليار سنة. تتمثل إحدى السمات الجذابة لفرضية التأثير العملاق في أن تكون القمر والأرض تتماشى أثناء تكوينها ، ويُعتقد أن الأرض تعرضت لعشرات الاصطدامات مع أجسام بحجم الكوكب. كان الاصطدام المشكل للقمر واحدًا فقط من "الاصطدام العملاق" ولكن بالتأكيد آخر حدث اصطدام مهم. حدث القصف الثقيل المتأخر بواسطة كويكبات أصغر بكثير في وقت لاحق - منذ حوالي 3.9 مليار سنة.

يعتقد علماء الفلك أن التصادم بين الأرض وثيا حدث في حوالي 4.4 إلى 4.45 سنة بعد حوالي 0.1 مليار سنة من بدء تشكل النظام الشمسي. [15] [16] من الناحية الفلكية ، كان من الممكن أن يكون التأثير ذا سرعة معتدلة. يُعتقد أن ثيا ضرب الأرض بزاوية مائلة عندما كانت الأرض شبه مكتملة التكوين. تقترح المحاكاة الحاسوبية لسيناريو "التأثير المتأخر" هذا سرعة اصطدام أولية عند اللانهاية أقل من 4 كيلومترات في الثانية (2.5 ميل / ثانية) ، وتزداد حيث انخفضت إلى أكثر من 9.3 كم / ثانية (5.8 ميل / ثانية) عند الاصطدام ، و زاوية تأثير حوالي 45 درجة. [17] ومع ذلك ، تشير وفرة نظائر الأكسجين في الصخور القمرية إلى "اختلاط قوي" بين ثيا والأرض ، مما يشير إلى زاوية تأثير شديدة الانحدار. [3] [18] كان لب ثيا الحديدي قد انغمس في لب الأرض الفتية ، وتراكمت معظم عباءة ثيا على وشاح الأرض. ومع ذلك ، فإن جزءًا كبيرًا من مادة الوشاح من كل من ثيا والأرض قد يتم طرده إلى مدار حول الأرض (إذا تم طرده بسرعات بين السرعة المدارية وسرعة الهروب) أو في مدارات فردية حول الشمس (إذا تم طرده بسرعات أعلى). افترضت النمذجة [19] أن المواد الموجودة في مدار حول الأرض ربما تكون قد تراكمت لتشكل القمر في ثلاث مراحل متتالية تتراكم أولاً من الأجسام الموجودة في البداية خارج حدود روش للأرض ، والتي عملت على حصر مادة القرص الداخلي ضمن حدود روش. انتشر القرص الداخلي ببطء وبقوة للخارج إلى حد روش للأرض ، دافعًا على طول الأجسام الخارجية عبر التفاعلات الرنانة. بعد عدة عشرات من السنين ، انتشر القرص خارج حدود روش ، وبدأ في إنتاج أجسام جديدة استمرت في نمو القمر ، حتى استنفد القرص الداخلي كتلته بعد عدة مئات من السنين. وبالتالي ، من المحتمل أن تضرب المواد الموجودة في مدارات كبلر المستقرة نظام الأرض والقمر في وقت لاحق (لأن مدار كبلر لنظام الأرض والقمر حول الشمس لا يزال مستقرًا أيضًا). تشير التقديرات المستندة إلى المحاكاة الحاسوبية لمثل هذا الحدث إلى أن حوالي عشرين بالمائة من الكتلة الأصلية لكوكب ثيا سينتهي بها المطاف كحلقة تدور حول الأرض حول الأرض ، وحوالي نصف هذه المادة اندمجت في القمر. كانت الأرض ستكتسب كميات كبيرة من الزخم الزاوي والكتلة من مثل هذا الاصطدام. بغض النظر عن سرعة دوران الأرض وميلها قبل الاصطدام ، فإنها كانت ستمر يومًا بعد حوالي خمس ساعات من الاصطدام ، وكان خط الاستواء ومدار القمر قد أصبحا مستويين. [20]

لم يتم مسح كل المواد الموجودة في الحلقة على الفور: تشير القشرة السميكة للجانب البعيد للقمر إلى احتمالية تشكل قمر ثانٍ يبلغ قطره حوالي 1000 كيلومتر (620 ميل) في نقطة لاغرانج على القمر. ربما ظل القمر الأصغر في مداره لعشرات الملايين من السنين. عندما يهاجر القمران إلى الخارج من الأرض ، فإن تأثيرات المد الشمسي ستجعل مدار لاغرانج غير مستقر ، مما يؤدي إلى تصادم بطيء السرعة "حطم" القمر الأصغر على ما هو الآن الجانب البعيد من القمر ، مضيفًا مادة إلى قشرته . [21] [22] لا يمكن للصهارة القمرية اختراق القشرة السميكة للجانب البعيد ، مما يتسبب في انخفاض عدد ماريا القمرية ، بينما يحتوي الجانب القريب على قشرة رقيقة تظهر ماريا الكبيرة المرئية من الأرض. [23]

في عام 2001 ، أفاد فريق من معهد كارنيجي بواشنطن أن الصخور من برنامج أبولو تحمل توقيعًا نظيريًا مطابقًا لصخور الأرض ، وكانت مختلفة عن جميع الأجسام الأخرى تقريبًا في النظام الشمسي. [6]

في عام 2014 ، أفاد فريق في ألمانيا أن عينات أبولو لها توقيع نظيري مختلف قليلاً عن صخور الأرض. [24] كان الاختلاف طفيفًا ، لكنه مهم من الناحية الإحصائية. أحد التفسيرات المحتملة هو أن ثيا تشكلت بالقرب من الأرض. [25]

لا يمكن تفسير هذه البيانات التجريبية التي تظهر تشابهًا وثيقًا في التركيب إلا من خلال فرضية الاصطدام العملاق القياسية باعتبارها صدفة غير محتملة للغاية ، حيث كان للهيئتين قبل الاصطدام تركيبة مشابهة بطريقة ما. ومع ذلك ، في العلم ، يشير الاحتمال الضئيل جدًا لموقف ما إلى خطأ في النظرية ، لذلك تم تركيز الجهود على تعديل النظرية من أجل شرح أفضل لهذه الحقيقة المتمثلة في أن الأرض والقمر يتألفان من نفس النوع تقريبًا من الصخور. [ بحاجة لمصدر ]

تحرير فرضية الموازنة

في عام 2007 ، أظهر باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا أن احتمالية امتلاك ثيا للتوقيع النظيري المتطابق مثل الأرض كانت صغيرة جدًا (أقل من 1 بالمائة). [26] اقترحوا أنه في أعقاب الاصطدام العملاق ، بينما تم ذوبان الأرض والقرص القمري البدائي وتبخرهما ، تم ربط الخزانين بجو بخار السيليكات المشترك وأن نظام الأرض والقمر أصبح متجانسًا عن طريق التحريك الحراري بينما كان النظام موجودًا في شكل سائل مستمر. مثل هذا "التوازن" بين الأرض بعد الاصطدام والقرص القمري البدائي هو السيناريو الوحيد المقترح الذي يشرح أوجه التشابه النظيرية بين صخور أبولو والصخور من باطن الأرض. لكي يكون هذا السيناريو قابلاً للتطبيق ، يجب أن يستمر القرص القمري البدائي لمدة 100 عام تقريبًا. العمل مستمر [ متي؟ ] لتحديد ما إذا كان هذا ممكنًا أم لا.

تحرير فرضية الاصطدام المباشر

وفقًا لبحث (2012) لشرح التراكيب المتشابهة للأرض والقمر استنادًا إلى عمليات المحاكاة التي أجراها الفيزيائي أندرياس روفير وزملاؤه في جامعة برن ، فإن ثيا اصطدمت مباشرة بالأرض بدلاً من ضربها بالكاد. قد تكون سرعة الاصطدام أعلى مما كان مفترضًا في الأصل ، وقد تكون هذه السرعة العالية قد دمرت ثيا تمامًا. وفقًا لهذا التعديل ، لم يتم تقييد تكوين ثيا ، مما يجعل تكوين ما يصل إلى 50٪ من الجليد المائي ممكنًا. [27]

تحرير فرضية Synestia

كان أحد الجهود ، في عام 2018 ، لمجانسة نواتج التصادم هو تنشيط الجسم الأساسي عن طريق سرعة دوران أكبر قبل الاصطدام. بهذه الطريقة ، سيتم نسج المزيد من المواد من الجسم الأساسي لتكوين القمر. حددت النمذجة الحاسوبية الإضافية أنه يمكن الحصول على النتيجة المرصودة من خلال جعل جسم ما قبل الأرض يدور بسرعة كبيرة ، لدرجة أنه شكل جسمًا سماويًا جديدًا أطلق عليه اسم "synestia". هذه حالة غير مستقرة يمكن أن تتولد عن تصادم آخر لجعل الدوران يدور بسرعة كافية. مزيد من النمذجة لهذه البنية العابرة أظهرت أن الجسم الأساسي الذي يدور كجسم على شكل دونات (synestia) كان موجودًا منذ حوالي قرن (وقت قصير جدًا) [ بحاجة لمصدر ] قبل أن يبرد وينجب الأرض والقمر. [28] [29]

تحرير فرضية المحيط الصهارة الأرضية

نموذج آخر ، في عام 2019 ، لشرح التشابه بين تركيبات الأرض والقمر يفترض أنه بعد فترة وجيزة من تشكل الأرض ، تمت تغطيتها ببحر من الصهارة الساخنة ، بينما من المحتمل أن يكون الجسم المتأثر مصنوعًا من مادة صلبة. تشير النمذجة إلى أن هذا سيؤدي إلى تسخين الصهارة بالتأثير أكثر بكثير من المواد الصلبة من الجسم المتأثر ، مما يؤدي إلى طرد المزيد من المواد من الأرض البدائية ، بحيث أن حوالي 80 ٪ من الحطام المكون للقمر نشأ من الأرض البدائية . اقترحت العديد من النماذج السابقة أن 80٪ من القمر يأتي من المسبار. [30] [31]

يأتي الدليل غير المباشر لسيناريو التأثير العملاق من الصخور التي تم جمعها أثناء هبوط أبولو على القمر ، والتي تُظهر أن نسب نظائر الأكسجين متطابقة تقريبًا مع نظائر الأرض. The highly anorthositic composition of the lunar crust, as well as the existence of KREEP-rich samples, suggest that a large portion of the Moon once was molten and a giant impact scenario could easily have supplied the energy needed to form such a magma ocean. Several lines of evidence show that if the Moon has an iron-rich core, it must be a small one. In particular, the mean density, moment of inertia, rotational signature, and magnetic induction response of the Moon all suggest that the radius of its core is less than about 25% the radius of the Moon, in contrast to about 50% for most of the other terrestrial bodies. Appropriate impact conditions satisfying the angular momentum constraints of the Earth–Moon system yield a Moon formed mostly from the mantles of Earth and the impactor, while the core of the impactor accretes to Earth. [4] Earth has the highest density of all the planets in the Solar System [32] the absorption of the core of the impactor body explains this observation, given the proposed properties of the early Earth and Theia.

Comparison of the zinc isotopic composition of lunar samples with that of Earth and Mars rocks provides further evidence for the impact hypothesis. [33] Zinc is strongly fractionated when volatilised in planetary rocks, [34] [35] but not during normal igneous processes, [36] so zinc abundance and isotopic composition can distinguish the two geological processes. Moon rocks contain more heavy isotopes of zinc, and overall less zinc, than corresponding igneous Earth or Mars rocks, which is consistent with zinc being depleted from the Moon through evaporation, as expected for the giant impact origin. [33]

Collisions between ejecta escaping Earth's gravity and asteroids would have left impact heating signatures in stony meteorites analysis based on assuming the existence of this effect has been used to date the impact event to 4.47 billion years ago, in agreement with the date obtained by other means. [37]

Warm silica-rich dust and abundant SiO gas, products of high velocity impacts – over 10 km/s (6.2 mi/s) – between rocky bodies, have been detected by the Spitzer Space Telescope around the nearby (29 pc distant) young (

12 My old) star HD 172555 in the Beta Pictoris moving group. [38] A belt of warm dust in a zone between 0.25AU and 2AU from the young star HD 23514 in the Pleiades cluster appears similar to the predicted results of Theia's collision with the embryonic Earth, and has been interpreted as the result of planet-sized objects colliding with each other. [39] A similar belt of warm dust was detected around the star BD+20°307 (HIP 8920, SAO 75016). [40]

This lunar origin hypothesis has some difficulties that have yet to be resolved. For example, the giant-impact hypothesis implies that a surface magma ocean would have formed following the impact. Yet there is no evidence that Earth ever had such a magma ocean and it is likely there exists material that has never been processed in a magma ocean. [41]

Composition Edit

A number of compositional inconsistencies need to be addressed.

  • The ratios of the Moon's volatile elements are not explained by the giant-impact hypothesis. If the giant-impact hypothesis is correct, these ratios must be due to some other cause. [41]
  • The presence of volatiles such as water trapped in lunar basalts and carbon emissions from the lunar surface is more difficult to explain if the Moon was caused by a high-temperature impact. [42][43]
  • The iron oxide (FeO) content (13%) of the Moon, intermediate between that of Mars (18%) and the terrestrial mantle (8%), rules out most of the source of the proto-lunar material from Earth's mantle. [44]
  • If the bulk of the proto-lunar material had come from an impactor, the Moon should be enriched in siderophilic elements, when, in fact, it is deficient in them. [45]
  • The Moon's oxygen isotopic ratios are essentially identical to those of Earth. [6] Oxygen isotopic ratios, which may be measured very precisely, yield a unique and distinct signature for each Solar System body. [46] If a separate proto-planet Theia had existed, it probably would have had a different oxygen isotopic signature than Earth, as would the ejected mixed material. [47]
  • The Moon's titanium isotope ratio ( 50 Ti/ 47 Ti) appears so close to Earth's (within 4 ppm), that little if any of the colliding body's mass could likely have been part of the Moon. [48][49]

Lack of a Venusian moon Edit

If the Moon was formed by such an impact, it is possible that other inner planets also may have been subjected to comparable impacts. A moon that formed around Venus by this process would have been unlikely to escape. If such a moon-forming event had occurred there, a possible explanation of why the planet does not have such a moon might be that a second collision occurred that countered the angular momentum from the first impact. [50] Another possibility is that the strong tidal forces from the Sun would tend to destabilise the orbits of moons around close-in planets. For this reason, if Venus's slow rotation rate began early in its history, any satellites larger than a few kilometers in diameter would likely have spiraled inwards and collided with Venus. [51]

Simulations of the chaotic period of terrestrial planet formation suggest that impacts like those hypothesised to have formed the Moon were common. For typical terrestrial planets with a mass of 0.5 to 1 Earth masses, such an impact typically results in a single moon containing 4% of the host planet's mass. The inclination of the resulting moon's orbit is random, but this tilt affects the subsequent dynamic evolution of the system. For example, some orbits may cause the moon to spiral back into the planet. Likewise, the proximity of the planet to the star will also affect the orbital evolution. The net effect is that it is more likely for impact-generated moons to survive when they orbit more distant terrestrial planets and are aligned with the planetary orbit. [52]

In 2004, Princeton University mathematician Edward Belbruno and astrophysicist J. Richard Gott III proposed that Theia coalesced at the L4 أو L.5 Lagrangian point relative to Earth (in about the same orbit and about 60° ahead or behind), [53] [54] similar to a trojan asteroid. [5] Two-dimensional computer models suggest that the stability of Theia's proposed trojan orbit would have been affected when its growing mass exceeded a threshold of approximately 10% of Earth's mass (the mass of Mars). [53] In this scenario, gravitational perturbations by planetesimals caused Theia to depart from its stable Lagrangian location, and subsequent interactions with proto-Earth led to a collision between the two bodies. [53]

In 2008, evidence was presented that suggests that the collision may have occurred later than the accepted value of 4.53 Gya, at approximately 4.48 Gya. [55] A 2014 comparison of computer simulations with elemental abundance measurements in Earth's mantle indicated that the collision occurred approximately 95 My after the formation of the Solar System. [56]

It has been suggested that other significant objects may have been created by the impact, which could have remained in orbit between Earth and the Moon, stuck in Lagrangian points. Such objects may have stayed within the Earth–Moon system for as long as 100 million years, until the gravitational tugs of other planets destabilised the system enough to free the objects. [57] A study published in 2011 suggested that a subsequent collision between the Moon and one of these smaller bodies caused the notable differences in physical characteristics between the two hemispheres of the Moon. [58] This collision, simulations have supported, would have been at a low enough velocity so as not to form a crater instead, the material from the smaller body would have spread out across the Moon (in what would become its far side), adding a thick layer of highlands crust. [59] The resulting mass irregularities would subsequently produce a gravity gradient that resulted in tidal locking of the Moon so that today, only the near side remains visible from Earth. However, mapping by the GRAIL mission has ruled out this scenario. [ بحاجة لمصدر ]

In 2019, a team at the University of Münster reported that the molybdenum isotopic composition of Earth's core originates from the outer Solar System, likely bringing water to Earth. One possible explanation is that Theia originated in the outer Solar System. [60]

Other mechanisms that have been suggested at various times for the Moon's origin are that the Moon was spun off from Earth's molten surface by centrifugal force [9] that it was formed elsewhere and was subsequently captured by Earth's gravitational field [61] or that Earth and the Moon formed at the same time and place from the same accretion disk. None of these hypotheses can account for the high angular momentum of the Earth–Moon system. [20]

Another hypothesis attributes the formation of the Moon to the impact of a large asteroid with Earth much later than previously thought, creating the satellite primarily from debris from Earth. In this hypothesis, the formation of the Moon occurs 60–140 million years after the formation of the Solar System. Previously, the age of the Moon had been thought to be 4.527 ± 0.010 billion years. [62] The impact in this scenario would have created a magma ocean on Earth and the proto-Moon with both bodies sharing a common plasma metal vapor atmosphere. The shared metal vapor bridge would have allowed material from Earth and the proto-Moon to exchange and equilibrate into a more common composition. [63] [64]

Yet another hypothesis proposes that the Moon and Earth have formed together instead of separately like the giant-impact hypothesis suggests. This model, published in 2012 by Robin M. Canup, suggests that the Moon and Earth formed from a massive collision of two planetary bodies, each larger than Mars, which then re-collided to form what is now called Earth. [65] [66] After the re-collision, Earth was surrounded by a disk of material, which accreted to form the Moon. This hypothesis could explain evidence that others do not. [66]


شاهد الفيديو: كيف يمكن وضع المركبات الفضائية او الأقمار الصناعية في مدارات ثابتة حول الكواكب (ديسمبر 2021).